CA2070167A1 - Demodulateur multiporteuses - Google Patents
Demodulateur multiporteusesInfo
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- CA2070167A1 CA2070167A1 CA002070167A CA2070167A CA2070167A1 CA 2070167 A1 CA2070167 A1 CA 2070167A1 CA 002070167 A CA002070167 A CA 002070167A CA 2070167 A CA2070167 A CA 2070167A CA 2070167 A1 CA2070167 A1 CA 2070167A1
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Abstract
2070167 9206545 PCTABS00110 Un dispositif dans lequel la bande de fréquences (W) d'un signal multiporteuses (MCS) est divisée en un nombre K de sous-bandes; les données contenues dans chaque sous-bande sont échantillonnées à une cadence (Sr) prédéterminée de manière à générer une suite d'échantillons étalée; puis les échantillons de données provenant de toutes les sous-bandes sont multiplexées dans le temps afin de produire un signal composite comprenant les K suites d'échantillons étalées successives. Le signal composite transmet ainsi des données avec un débit apparent élevé qui convient pour être démodulé par un circuit démodulateur multiporteuses classiques conçu pour un tel débit de transfert de données élevé. Ce dispositif est utilisé dans les systèmes de communications par satellite.
Description
WO 92/06545 PCI`/EP91/01847
2 ~ 7 DEMODULATEUR MULTIPORTEUSES
.' La présente invention est relative au~ systèmes de communications de données par satellite et elle con-cerne en particulier un dispositif pour démoduler si-multanément un grand nombre de canaux de données ayant des debits de transfert de données faibles et moyens, c'est-à-dire des débits de transfert inférieurs a ;
4 Mbits/s.
Ac~uelIement, les réseaux de communica~ions par satel-lite évoluent du mode d'exploitation originel entre ^~ -stations relais, dans lequel les données sont transmi-ses avec un debit de transfert élevé (typiquement 4 Mbits/s), vers des modes d'exploitation entre peti-tes stations terriennes fixes et mobiles destinées à
travailler avec des d~bits de transfert de données re-lativement faibles descendant jusqu'a 64 Kbits/s par exemple. Dans des réseaux de ce genre, qu'ils soient des systèmes privés ou des systèmes publics, les sta-tions terriennes ont des besoins différents en capaci-té de communications selon le nombre d'usagers quedoit desservir le système d'exploitation. Le problèmé
est alors d'optimiser la répartition de la capacite de communications disponible entre les différents sysLè-mes d'exploitation, ~usqu'à present, cette r~partition se faisait en deinis5ent une g~mme de d~bits de transfert de donneès pour chaque système. Pour citer deux exemples, le sys~eme de communica~ions INTELSAT
IBS travaille avec des débits de transfert de données allant de 64 ~bits/s à 4 Mbits/s, tandis que le syste-me de communications EUTELS~T SMS travaille avec desdébits de transfert de données allan~ de 64 Kbits/s a 2 Mbits/s.
FEUILLE ~E F~EMPLACEMENT ~ ~
092/06545 PCT/EP91/01~' 2 ~7~ '7 2 Pour traiter un grand nombre de canaux de données on connaî~ un dispositif appelé démodulateur multiporte~-ses (MCD) destiné à traiter simultanémen~ un grand nombre de porteuses modulées chacune par un canal de données. Un dispositif de ce genre es~ decrit par exemple dans le document US-A-4754449. routefois, un tel dispositif est conçu pour traiter uniquement des canaux de données à débit de transfert de données fixe. Or dans les applications commerciales nouvelles envisagées pour les systèmes de communications par sa-tellite se fait instamment sentir le besoin de dispo-sitifs capables de traiter simultanémen~ des canaux de données à debits de transfert différents et plus par-ticulièrement des dispositifs capables de traiter si-multanément diverses combinaisons de canaux de donnéesà débits de transfert variables sans perte de largeur de bande, par exemple un dispositif capable de demo-duler 16 canaux acheminant des données à un'débit de 2 Mbits/s ainsi que toutes les combinaisons d'exploita-tion jusqu'à 512 canaux acheminant des donnees à undébit de 64 Kbits/s et cela en restant toujours dans la même bande de fréquences.
Un demodulateur multiporteuses capable de traiter des données ayant différents débits de transfert se trouv`e décrit dans la publication ElecLrical Communicatlon Vol. 62, N 3/4, 1988. Ce démodulateur met en oeuvre un proc~dé'd'analyse du signal et comprend, pour cha-que canal, des filtres complexe9 pour convertir la bande de frequences du canal dans la bande de base, un synchroniseur et un filtre de mise en forme. Le procé-dé mis en oeuvre dans ce démodulateur résulte en une architecture qui a l'inconvénient d'etre complexe et encombrante, ce qui la rend impropre a l'embarquement à bord d'un satellite.
"
FEUJ5 LE DE REMPLACE~ NT
W092/06545 PCT/EP91/01~7 2 ~ 7 ~
La présenLe invention a pour but de pallier ce~ incon-vénient grace a un dispositif de démodulation capa~le de traiter des canaux de données à débits de transfer~
variables, qui est de construction simple e~ peu en-combrant, et qui est ainsi propre à être utilisé aussibien à bord d'un satellite de communications que dans une sLation terrienne ~:. . . ~,,.
Conformément à un aspect de l'invention, il est propo-sé un dispositif de démodulation d'un signal multipor-teuses, comprenant un circuit d'entrée tel que décri~
dans les revendications, qui permet à un démodulateur multiporteuses de traiter des canaux de données à dif-ferents debits de transfert Le circuit d'entrée selon l'invention est basé sur la mise en oeuvre d'un procedé de traitement d'un signal multiporteuses occupant une bande de fréquences de largeur prédéterminée, dans lequel procédé, conforme-ment a un autre aspect de l'invention, la bande defréquences du signal multiporteuses a traiter esL
divisée en un nombre prédéterminé (K) de sous-bandes dans chacune desquelles le nombre de porteuses modu-lees est lié au débit de transferL de données adop~e pour la sous-bande, puis les données contenues dans chaque sous-bande ou groupe de sous-bandes sont échan-tillonnees ~ une cadence prédetermi-née pour générer plusieurs suites d'échantillons éLalees Les suites d'echantillons etal~es gén~r~es son~ en8uite multi-plex~es dans le temps les unes à l~ suite des autrespour former une suite composite dans laquelle les don-nées ont un débit de transfert apparent plus élevé que le débit de transfert des donnees dans le signal mul-tiporteuses precite, la suite composite étanL desLinée a etre démodulée dans un démodulateur multiporteuses classique FEUI~ LE DEREM?LACE,"~ T ~ ~
W092/06545 4 PCT/EP91/01~7 ~ ,", 2~Q~1~;7 ~.
L'invention a l'avantage de permettre l'utilisation ~ - -d'un circuit de démodulation simple et peu encombrant, par exemple un démodulateur classique à param~tres fixes, prévu pour un debit de transfert de données elevé pour démoduler et restituer des donnees ayant des débits de transfert différents plus faibles. L'in-vention permet également de reconfigurer le montage général du circuit de démodulation de fa,con simple et rapide afin de pouvoir traiter différentes combinai-sons de débits de données sans gaspillage de la bande , de fréquences, En bref, l'invention assure une grande , souplesse d'exploitation et permet de faire face à de nombreuses applications intéressantes. , Les particularités et avantages de l'invention appa- .
raîtront plus clairement à la lecLure de l'expose qui ~ , suit, accompagné de dessins dans lesquels : , La figure 1 est un schéma général simplifié illustrant la configuration de base du montage selon l'invention.
'' "'" ' ' La figure 2 représente un mode d'exécution e~emplaire du montage de la figure 1.
Les figures 3 et 4 illustrent deux exemples de varian-tes du montage de la figure 2, particulièrement adap-tées pour deux applications exemplaires.
Se reportant à la figure 1 qui illustre la configura-tion de base du montage selon l'invention, le signe de, reference 20 désigne un circuit démodulateur multipor-teuses, connu en soi, ayant comme parametres de fonc-tionnement un nombre de porteuses Nc et un débit de transfert de données nominal Dr. Un tel circuit démo-dulateur est connu pour servir a démoduler simultane-, FEUILLE DE ~MPLAC r~nENT ~
~092/06~5 PCT/EP9t/01~7 ~ ~ 7 ~
ment Nc porteuses modulées par des données numeriquesdélivrées avec un débit de transfert Dr. Conformément à l'invention, il est proposé un circuit d'entrée désigné d~ns son ensemble par le signe de référence 10. Ce clrcuit, que l'on voit connecté entre une ligne de transmission d'entrée 100 e~ l'entrée du circuit démodulateur 20, a pour but de permettre d'utiliser le circuit démodulateur 20 pour recevoir de la ligne de transmission 100 un signal multiporteuses MCS compre-nant plusieurs porteuses modulées chacune par un canalde données numériques à débit de transfer~ plus faible que le débit de transfert nominal Dr du circui~ démo-dulateur 20.
Considérant en particulier le montage dans le bloc lO
de la figure 1, un ensemble de K filtres passe-bande 11 sont connectes en parallèle pour recevoir le signal multiporteuses MCS occupant une bande de fréquences de largeur W. Chaque filtre a une bande passante distinc-te ayant une largeur égale 3 W/K Hertz de manière quel'ensemble de filtres 11 divise la bande de fréquences W en plusieurs sous-bandes, chacune d'elles transmet-tant Nc/K porteuses modulées. A la sor~ie de chaque filtre 11 est connecté un circuit de numérisation 12 qui échantillonne le signal filtré à une cadence pré-déterminée et ramène le signal dans la bande de base produisant une suite d'echantillon~ sur les lignes 101. Les échantillons sur chaque ligne 101 sont reçus dans un dispositi~ de stockage 13 pour en assurer une mémorisation temporaire. Dans le mode de réalisation exemplaire illustre, deux registres-tampons 13 e~ 14 sont prévus pour mémoriser alternativement les suites d'échantillons. Pendant que l'un des registres de chaque paire se trouve chargé avec une suite d'échan-tillons, par exemple le registre 13, le contenu de . . : ' .
''.~' ' '', ,',';' FEUILLE DE REMPLA~EMEN~ ~
W092/06545 PCT/EP9l/01~7 2~7~.7 l'autre registre est lu par un multiplexeur temporel15. Celui-ci scrute périodiquement les sorties de tous les registres qui ne sont pas en train d'etre chargés à ce moment par exemple les registres 14 dans l'état représente sur la figure 1.
Si Sr désigne la vitesse d'échantillonnage, le cycle temporel du multiplexeur 15 est tel que le contenu de chaque dispositif de stockage soit presenté à une entrée 102 du multiplexeur à une cadence égale à Sr*K
de manière que le spectre de fréquences sur la ligne 102 soit élargi jusqu'à couvrir la larqeur de bande w du signal multiporteuses d'entrée MCS. La sortie du multiplexeur 15 produit un signal composite compre-nant, les unes à la suite des autres les K suitesd'échantillons étalées lues séquentiellement dans les dispositifs de stockage. Il est a remarquer que chaque échantillon représente un signal de temps comprenant les porteuses appliquées a l'entrée d'un filtre passe-bande 11 dont le spectre de frequences est élargijusqu'a la largeur de bande W du signal multiporteuses d'entrée MCS et dont le débit des données est étendu jusqu'à la valeur nominale Dr.
La figure 2 illustre schématiquement un mode d'execu-tion exemplaire du circuit d'entrée selon l'invention agencé pour attaquer un circuit démodulateur multipor-teuses 20, connu en soi, conçu pour huit porteuses ~Nc = 8) modul~es par des donn~es num~riques avec un debit de transfert de deux megabits par seconde (Dr = 2 Mbits/s). Le circuit d'entree 10 comprend hui~ filtres de bande 11 (K = 8) divisant la bande de fréquences W
du signal MCS entrant en huit sous-bandes. Chaque sous-bande peut contenir huit porteuses modulées et le signal MCS entrant peut ainsi, dans la même bande de ~EUILLE DE REI~PLACEMENT
W092/0654S PCT/EP91/01~7 2 ~ 7 fréquences de largeur w, contenir 64 porteuses modu-lées par des données numériques ayanL un débi~ de ~ransfert de 256 Kb/s, les por~e~ses étan~ ecart~es d'un huitième de l'écart de fréquence nominal qui e~iste entre les porteuses l~rsque celles-ci sont modulées par des données numériques ayant un débit de 2 Mbits/s Chaque registre 13 ou 14 stocke ainsi une suite d'échantillons de données à 256 Kbits/s et le cycle temporel du multiplexeur temporel 15 a une longueur égale à huit fois le temps pris à la sortie d'un re-gistre de stockage 14 ou 13 A la sortie 103 du multi-plexeur temporel 15 est alors produi~e une sui~e com-posite d'échantillons comprenant les huit suiteFi d'échantillons étalées lues successivement dans les huit registres 14 ou 13, la suite composite occupant un spectre de largeur W acceptable par le circuit dé-modulateur 20 Le débit apparent des donn~es numéri-ques delivr~es par le multiplexeur temporel 15 est alors de 2 Mbits/s, c'est-à-dire le débit de transfert de données par lequel le circuit demodulateur 20 est conçu dans l'exemple choisi Un circuit démodulateur classique à 2 Mbits/s peut ainsi etre utilise pour reconstruire les 8x8 suites de donnees a 256 Kbits/s Il est à remarquer qu'un démodulateur multiporteuses existant prévu pour un débit de transfert de données predetermine peut tr~s aisément, sans ~ucune modifica-tion de son circuit, être utilisé pour ~raiter des ca-naux de données ayant un d~bit de transfert plus fai-ble, moyennant simple adjonction d'un circuit d'entrée conforme a l'invention Ce circuit permet donc d'élar-gir les possibilités d'application d'un démodulateur multiporteuses dans les systèmes de communications par satellite " '"
. :. ' FEUI' LE DE RFN~PLAC~NIENT : : .
W092/06545 PCT/EP91/01~7 , 2 ~
, Fondamen~alemenL, un circui~ selon l'in~en~ion a~tein~
le résulta~ rec~)erché quant au débit de transfer~ des canau~ de données numériques grâce a~l ~rocédé mi~ en oeuvre, selon lequel la bande de fréquences du signal multiporteuses à traiter est divisée en un nombre pré-déterminé de sous-bandes dans chacune desquelles le nombre de porteuses modulees est choisi en fonction du débi~ de transfert de données adopté pour la sous-bande Les données contenues dans chaque sous-bande ou groupe de sous-bandes son~ échantillonnées à une ca-dence prédeterminee pour génerer plusieurs suites d'échantillons dont le spectre es~ éLalé sur la lar-geur de bande du slgnal multiporteuses ~près stockage temporaire, les suites d'échantillons étalées son~
multiplexées dans le temps les unes a la sui~e des autres pour former une suite composite dans laquelle les données ont un débit de transfert apparent plus élevé que le débit de transfert des données dans le signal multiporteuses reSU
Un avantage remarquable de l'invention est sa arande souplesse de mise en oeuvre car elle permet de traiter simultanément des canaux de données vehiculant des donnees numériques transmises avec des débits de transfert différents moyennant une configuration ap-propriée des filtres passe-bande En effet, la sous-b,ande de fréquences transmise par chaque filtre 11 peut contenir un nombre quelconque de por~euses et vehiculer un nombre variable de canaux de données selon le débit de transfert de donnees adopté e~ les données dans chaque sous-bande peuven~ etre traitees indépendamment des donnees dans les autres sous-bandes Le debit de transfert de donnees dans chaque sous-bande de frequences peut être choisi libremenL
entre Dr e~ Dr/Nc, et le nombre de porteuses ~ransmi-FEUILLE DE l'~EMPLAC~ NT
. :, . - . . . . .. , . . ~ .. , ,, .' , . . . . .
W092/0654~ PCT/EP91/01~7 - 2 ~ 7 ~
ses par chacun des flltres passe-bande 11 est égal a~
rappor~ entre le débit de transfert de données nominal Dr eL le débit réel des données modulanL les porteu-ses.
Ainsi, dans un circuit conforme à l'invention il est possible de transmettre dans une sous-bande, par exem-ple 8 porteuses avec un débit de 1 Mbi~s/s;
ou 8 porteuses avec un débit de 256 KbiLs/s;
ou 16 porteuses avec un débit de 128 KbiLs/s;
ou 32 porteuses avec un débit de 64 Kbits/s.
La figure 3 illustre un exemple de configuration adap-té pour traiter des données délivrées avec trois de-bits différents : des données a 1 Mbits/s dans les ca-naux 1 à 4; des donnees à 512 Kbits/s dans les canaux 5 et 6; et des données à 256 Kbits/s dans les canaux 7 et 8. Dans ce mode de réalisation exemplaire les sor-ties des filtres de bande 11 des canaux 1 à 4 sont ad-ditionnées eL le groupe combiné des signaux de ces quatre canaux est alors échanLillonné ensemble dans un échantillonneur commun 12 à une cadence prédeterminée pour étaler la suite d'échantillons genérée sur la largeur de bande W du signal multiporteuses. De même, les sorties des filtres de bande des canaux 5 eL 6 sont combinées avant échantillonnage. Les sorties des filtres de bande des canaux 7 et 8, quant a elles, son~ ici échantillonnées séparément comme dans le mon-tage de la figure 2. Les suites d'echanLillons éLa-lees, stockées temporairement dans les disposiLifs de stockage 13/14, sont ensuite multiplexées comme décriL
plus haut.
''~ ''''` ' ' ' ' FEUILLE D~ REMPLACEhqE~
:: :
W092/06545 PCT/EP91/01~' 1 0 , " .,, 2 s~3 ~ 7 `:
Considéran~ d'une fa~on générale un nombre pair X de filtres passe-bande 11 parmi les ~ filtres du montage, il est possible d'additionner les signaux de sortie de ces X filtres, d'échantillonner le signal résultan~ a une cadence d'échantillonnage égale à Sr*X, e~ d'ap-pliquer ces echantillons à une paire de registres-tampons 13, 14 ayant une capacité de stockage égale à
L*X. Ces deux registres-tampons remplacent les ~ pai-res de registres-tampons 13, 14 qui seraient utilisées dans la configuration de base de la figure l.
Le multiplexeur 15 scrute alterna~ivemen~ les sorties des dispositifs de stockage et le cycl~ du multiple-xeur a alors une longueur égale au temps pris à la15 sortie d'un dispositif de stockage multiplié par x. Si Nc est le nombre de porteuses passant dans les X fil-tres combinés et si le débit commun des données est (Dr/Nc)~X, alors le spectre résultant a une largeur telle que le signal appliqué à l'entree du demodula-teur multiporteuses correspond aux paramètres Nc et Dr, et le signal peut dès lors être demodulé par un démodulateur multiporteuses de paramètres Nc et ~r. On peut ainsi apprecier la grande souplesse d'exploita-tion obtenue grâce au montage selon l'invention.
Une plus grande souplesse peut meme encore etre réali-see si l'on peut modifier les valeurs des param~tres Nc et Dr jusqu'a Nc~K et Dr/K pendan~ le cycle de scrutation du multiplexeur. Un ~el cas d'application exemplaire est illustre à la figure 4. Dans cette variante de montage, deux processeurs de sortie 16, 17 sont connectes à la sortie du multiplexeur 15, ces processeurs étant organisés pour calculer les trans-formées de Fourier rapides, l'un d'eux é~an~ opéra-tionnel pendant que l'autre se reprogramme pour trai-. .: , FEUILLE DE REMp! ACEMENT
,, - - . . `, - ' ' ~ , . . .,-, ~, .-, . ' . . '., , ' , . . ~ . ' ~092/06545 ll PCT/EP91/01847 7 ~ 7 ~er les données de la sous-bande de fréquences suivan-te.
Les circui~s pour réaliser les diverses ronctions mises en oeuvre dans le montage conforme a l'invention peuven~ bien entendu être réalisés dans divers modes d'exécution relevant de la compétence normale de l'homme du me~ier. Il est éviden~ égalemen~ que les filtres passe-bande mis en oeuvre dans le montage peu-ven~ être réalisés sous forme analogique ou sous formenumerique.
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~EUI!LE Dr REMPLAG~ME~NT
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4 Mbits/s.
Ac~uelIement, les réseaux de communica~ions par satel-lite évoluent du mode d'exploitation originel entre ^~ -stations relais, dans lequel les données sont transmi-ses avec un debit de transfert élevé (typiquement 4 Mbits/s), vers des modes d'exploitation entre peti-tes stations terriennes fixes et mobiles destinées à
travailler avec des d~bits de transfert de données re-lativement faibles descendant jusqu'a 64 Kbits/s par exemple. Dans des réseaux de ce genre, qu'ils soient des systèmes privés ou des systèmes publics, les sta-tions terriennes ont des besoins différents en capaci-té de communications selon le nombre d'usagers quedoit desservir le système d'exploitation. Le problèmé
est alors d'optimiser la répartition de la capacite de communications disponible entre les différents sysLè-mes d'exploitation, ~usqu'à present, cette r~partition se faisait en deinis5ent une g~mme de d~bits de transfert de donneès pour chaque système. Pour citer deux exemples, le sys~eme de communica~ions INTELSAT
IBS travaille avec des débits de transfert de données allant de 64 ~bits/s à 4 Mbits/s, tandis que le syste-me de communications EUTELS~T SMS travaille avec desdébits de transfert de données allan~ de 64 Kbits/s a 2 Mbits/s.
FEUILLE ~E F~EMPLACEMENT ~ ~
092/06545 PCT/EP91/01~' 2 ~7~ '7 2 Pour traiter un grand nombre de canaux de données on connaî~ un dispositif appelé démodulateur multiporte~-ses (MCD) destiné à traiter simultanémen~ un grand nombre de porteuses modulées chacune par un canal de données. Un dispositif de ce genre es~ decrit par exemple dans le document US-A-4754449. routefois, un tel dispositif est conçu pour traiter uniquement des canaux de données à débit de transfert de données fixe. Or dans les applications commerciales nouvelles envisagées pour les systèmes de communications par sa-tellite se fait instamment sentir le besoin de dispo-sitifs capables de traiter simultanémen~ des canaux de données à debits de transfert différents et plus par-ticulièrement des dispositifs capables de traiter si-multanément diverses combinaisons de canaux de donnéesà débits de transfert variables sans perte de largeur de bande, par exemple un dispositif capable de demo-duler 16 canaux acheminant des données à un'débit de 2 Mbits/s ainsi que toutes les combinaisons d'exploita-tion jusqu'à 512 canaux acheminant des donnees à undébit de 64 Kbits/s et cela en restant toujours dans la même bande de fréquences.
Un demodulateur multiporteuses capable de traiter des données ayant différents débits de transfert se trouv`e décrit dans la publication ElecLrical Communicatlon Vol. 62, N 3/4, 1988. Ce démodulateur met en oeuvre un proc~dé'd'analyse du signal et comprend, pour cha-que canal, des filtres complexe9 pour convertir la bande de frequences du canal dans la bande de base, un synchroniseur et un filtre de mise en forme. Le procé-dé mis en oeuvre dans ce démodulateur résulte en une architecture qui a l'inconvénient d'etre complexe et encombrante, ce qui la rend impropre a l'embarquement à bord d'un satellite.
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FEUJ5 LE DE REMPLACE~ NT
W092/06545 PCT/EP91/01~7 2 ~ 7 ~
La présenLe invention a pour but de pallier ce~ incon-vénient grace a un dispositif de démodulation capa~le de traiter des canaux de données à débits de transfer~
variables, qui est de construction simple e~ peu en-combrant, et qui est ainsi propre à être utilisé aussibien à bord d'un satellite de communications que dans une sLation terrienne ~:. . . ~,,.
Conformément à un aspect de l'invention, il est propo-sé un dispositif de démodulation d'un signal multipor-teuses, comprenant un circuit d'entrée tel que décri~
dans les revendications, qui permet à un démodulateur multiporteuses de traiter des canaux de données à dif-ferents debits de transfert Le circuit d'entrée selon l'invention est basé sur la mise en oeuvre d'un procedé de traitement d'un signal multiporteuses occupant une bande de fréquences de largeur prédéterminée, dans lequel procédé, conforme-ment a un autre aspect de l'invention, la bande defréquences du signal multiporteuses a traiter esL
divisée en un nombre prédéterminé (K) de sous-bandes dans chacune desquelles le nombre de porteuses modu-lees est lié au débit de transferL de données adop~e pour la sous-bande, puis les données contenues dans chaque sous-bande ou groupe de sous-bandes sont échan-tillonnees ~ une cadence prédetermi-née pour générer plusieurs suites d'échantillons éLalees Les suites d'echantillons etal~es gén~r~es son~ en8uite multi-plex~es dans le temps les unes à l~ suite des autrespour former une suite composite dans laquelle les don-nées ont un débit de transfert apparent plus élevé que le débit de transfert des donnees dans le signal mul-tiporteuses precite, la suite composite étanL desLinée a etre démodulée dans un démodulateur multiporteuses classique FEUI~ LE DEREM?LACE,"~ T ~ ~
W092/06545 4 PCT/EP91/01~7 ~ ,", 2~Q~1~;7 ~.
L'invention a l'avantage de permettre l'utilisation ~ - -d'un circuit de démodulation simple et peu encombrant, par exemple un démodulateur classique à param~tres fixes, prévu pour un debit de transfert de données elevé pour démoduler et restituer des donnees ayant des débits de transfert différents plus faibles. L'in-vention permet également de reconfigurer le montage général du circuit de démodulation de fa,con simple et rapide afin de pouvoir traiter différentes combinai-sons de débits de données sans gaspillage de la bande , de fréquences, En bref, l'invention assure une grande , souplesse d'exploitation et permet de faire face à de nombreuses applications intéressantes. , Les particularités et avantages de l'invention appa- .
raîtront plus clairement à la lecLure de l'expose qui ~ , suit, accompagné de dessins dans lesquels : , La figure 1 est un schéma général simplifié illustrant la configuration de base du montage selon l'invention.
'' "'" ' ' La figure 2 représente un mode d'exécution e~emplaire du montage de la figure 1.
Les figures 3 et 4 illustrent deux exemples de varian-tes du montage de la figure 2, particulièrement adap-tées pour deux applications exemplaires.
Se reportant à la figure 1 qui illustre la configura-tion de base du montage selon l'invention, le signe de, reference 20 désigne un circuit démodulateur multipor-teuses, connu en soi, ayant comme parametres de fonc-tionnement un nombre de porteuses Nc et un débit de transfert de données nominal Dr. Un tel circuit démo-dulateur est connu pour servir a démoduler simultane-, FEUILLE DE ~MPLAC r~nENT ~
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ment Nc porteuses modulées par des données numeriquesdélivrées avec un débit de transfert Dr. Conformément à l'invention, il est proposé un circuit d'entrée désigné d~ns son ensemble par le signe de référence 10. Ce clrcuit, que l'on voit connecté entre une ligne de transmission d'entrée 100 e~ l'entrée du circuit démodulateur 20, a pour but de permettre d'utiliser le circuit démodulateur 20 pour recevoir de la ligne de transmission 100 un signal multiporteuses MCS compre-nant plusieurs porteuses modulées chacune par un canalde données numériques à débit de transfer~ plus faible que le débit de transfert nominal Dr du circui~ démo-dulateur 20.
Considérant en particulier le montage dans le bloc lO
de la figure 1, un ensemble de K filtres passe-bande 11 sont connectes en parallèle pour recevoir le signal multiporteuses MCS occupant une bande de fréquences de largeur W. Chaque filtre a une bande passante distinc-te ayant une largeur égale 3 W/K Hertz de manière quel'ensemble de filtres 11 divise la bande de fréquences W en plusieurs sous-bandes, chacune d'elles transmet-tant Nc/K porteuses modulées. A la sor~ie de chaque filtre 11 est connecté un circuit de numérisation 12 qui échantillonne le signal filtré à une cadence pré-déterminée et ramène le signal dans la bande de base produisant une suite d'echantillon~ sur les lignes 101. Les échantillons sur chaque ligne 101 sont reçus dans un dispositi~ de stockage 13 pour en assurer une mémorisation temporaire. Dans le mode de réalisation exemplaire illustre, deux registres-tampons 13 e~ 14 sont prévus pour mémoriser alternativement les suites d'échantillons. Pendant que l'un des registres de chaque paire se trouve chargé avec une suite d'échan-tillons, par exemple le registre 13, le contenu de . . : ' .
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W092/06545 PCT/EP9l/01~7 2~7~.7 l'autre registre est lu par un multiplexeur temporel15. Celui-ci scrute périodiquement les sorties de tous les registres qui ne sont pas en train d'etre chargés à ce moment par exemple les registres 14 dans l'état représente sur la figure 1.
Si Sr désigne la vitesse d'échantillonnage, le cycle temporel du multiplexeur 15 est tel que le contenu de chaque dispositif de stockage soit presenté à une entrée 102 du multiplexeur à une cadence égale à Sr*K
de manière que le spectre de fréquences sur la ligne 102 soit élargi jusqu'à couvrir la larqeur de bande w du signal multiporteuses d'entrée MCS. La sortie du multiplexeur 15 produit un signal composite compre-nant, les unes à la suite des autres les K suitesd'échantillons étalées lues séquentiellement dans les dispositifs de stockage. Il est a remarquer que chaque échantillon représente un signal de temps comprenant les porteuses appliquées a l'entrée d'un filtre passe-bande 11 dont le spectre de frequences est élargijusqu'a la largeur de bande W du signal multiporteuses d'entrée MCS et dont le débit des données est étendu jusqu'à la valeur nominale Dr.
La figure 2 illustre schématiquement un mode d'execu-tion exemplaire du circuit d'entrée selon l'invention agencé pour attaquer un circuit démodulateur multipor-teuses 20, connu en soi, conçu pour huit porteuses ~Nc = 8) modul~es par des donn~es num~riques avec un debit de transfert de deux megabits par seconde (Dr = 2 Mbits/s). Le circuit d'entree 10 comprend hui~ filtres de bande 11 (K = 8) divisant la bande de fréquences W
du signal MCS entrant en huit sous-bandes. Chaque sous-bande peut contenir huit porteuses modulées et le signal MCS entrant peut ainsi, dans la même bande de ~EUILLE DE REI~PLACEMENT
W092/0654S PCT/EP91/01~7 2 ~ 7 fréquences de largeur w, contenir 64 porteuses modu-lées par des données numériques ayanL un débi~ de ~ransfert de 256 Kb/s, les por~e~ses étan~ ecart~es d'un huitième de l'écart de fréquence nominal qui e~iste entre les porteuses l~rsque celles-ci sont modulées par des données numériques ayant un débit de 2 Mbits/s Chaque registre 13 ou 14 stocke ainsi une suite d'échantillons de données à 256 Kbits/s et le cycle temporel du multiplexeur temporel 15 a une longueur égale à huit fois le temps pris à la sortie d'un re-gistre de stockage 14 ou 13 A la sortie 103 du multi-plexeur temporel 15 est alors produi~e une sui~e com-posite d'échantillons comprenant les huit suiteFi d'échantillons étalées lues successivement dans les huit registres 14 ou 13, la suite composite occupant un spectre de largeur W acceptable par le circuit dé-modulateur 20 Le débit apparent des donn~es numéri-ques delivr~es par le multiplexeur temporel 15 est alors de 2 Mbits/s, c'est-à-dire le débit de transfert de données par lequel le circuit demodulateur 20 est conçu dans l'exemple choisi Un circuit démodulateur classique à 2 Mbits/s peut ainsi etre utilise pour reconstruire les 8x8 suites de donnees a 256 Kbits/s Il est à remarquer qu'un démodulateur multiporteuses existant prévu pour un débit de transfert de données predetermine peut tr~s aisément, sans ~ucune modifica-tion de son circuit, être utilisé pour ~raiter des ca-naux de données ayant un d~bit de transfert plus fai-ble, moyennant simple adjonction d'un circuit d'entrée conforme a l'invention Ce circuit permet donc d'élar-gir les possibilités d'application d'un démodulateur multiporteuses dans les systèmes de communications par satellite " '"
. :. ' FEUI' LE DE RFN~PLAC~NIENT : : .
W092/06545 PCT/EP91/01~7 , 2 ~
, Fondamen~alemenL, un circui~ selon l'in~en~ion a~tein~
le résulta~ rec~)erché quant au débit de transfer~ des canau~ de données numériques grâce a~l ~rocédé mi~ en oeuvre, selon lequel la bande de fréquences du signal multiporteuses à traiter est divisée en un nombre pré-déterminé de sous-bandes dans chacune desquelles le nombre de porteuses modulees est choisi en fonction du débi~ de transfert de données adopté pour la sous-bande Les données contenues dans chaque sous-bande ou groupe de sous-bandes son~ échantillonnées à une ca-dence prédeterminee pour génerer plusieurs suites d'échantillons dont le spectre es~ éLalé sur la lar-geur de bande du slgnal multiporteuses ~près stockage temporaire, les suites d'échantillons étalées son~
multiplexées dans le temps les unes a la sui~e des autres pour former une suite composite dans laquelle les données ont un débit de transfert apparent plus élevé que le débit de transfert des données dans le signal multiporteuses reSU
Un avantage remarquable de l'invention est sa arande souplesse de mise en oeuvre car elle permet de traiter simultanément des canaux de données vehiculant des donnees numériques transmises avec des débits de transfert différents moyennant une configuration ap-propriée des filtres passe-bande En effet, la sous-b,ande de fréquences transmise par chaque filtre 11 peut contenir un nombre quelconque de por~euses et vehiculer un nombre variable de canaux de données selon le débit de transfert de donnees adopté e~ les données dans chaque sous-bande peuven~ etre traitees indépendamment des donnees dans les autres sous-bandes Le debit de transfert de donnees dans chaque sous-bande de frequences peut être choisi libremenL
entre Dr e~ Dr/Nc, et le nombre de porteuses ~ransmi-FEUILLE DE l'~EMPLAC~ NT
. :, . - . . . . .. , . . ~ .. , ,, .' , . . . . .
W092/0654~ PCT/EP91/01~7 - 2 ~ 7 ~
ses par chacun des flltres passe-bande 11 est égal a~
rappor~ entre le débit de transfert de données nominal Dr eL le débit réel des données modulanL les porteu-ses.
Ainsi, dans un circuit conforme à l'invention il est possible de transmettre dans une sous-bande, par exem-ple 8 porteuses avec un débit de 1 Mbi~s/s;
ou 8 porteuses avec un débit de 256 KbiLs/s;
ou 16 porteuses avec un débit de 128 KbiLs/s;
ou 32 porteuses avec un débit de 64 Kbits/s.
La figure 3 illustre un exemple de configuration adap-té pour traiter des données délivrées avec trois de-bits différents : des données a 1 Mbits/s dans les ca-naux 1 à 4; des donnees à 512 Kbits/s dans les canaux 5 et 6; et des données à 256 Kbits/s dans les canaux 7 et 8. Dans ce mode de réalisation exemplaire les sor-ties des filtres de bande 11 des canaux 1 à 4 sont ad-ditionnées eL le groupe combiné des signaux de ces quatre canaux est alors échanLillonné ensemble dans un échantillonneur commun 12 à une cadence prédeterminée pour étaler la suite d'échantillons genérée sur la largeur de bande W du signal multiporteuses. De même, les sorties des filtres de bande des canaux 5 eL 6 sont combinées avant échantillonnage. Les sorties des filtres de bande des canaux 7 et 8, quant a elles, son~ ici échantillonnées séparément comme dans le mon-tage de la figure 2. Les suites d'echanLillons éLa-lees, stockées temporairement dans les disposiLifs de stockage 13/14, sont ensuite multiplexées comme décriL
plus haut.
''~ ''''` ' ' ' ' FEUILLE D~ REMPLACEhqE~
:: :
W092/06545 PCT/EP91/01~' 1 0 , " .,, 2 s~3 ~ 7 `:
Considéran~ d'une fa~on générale un nombre pair X de filtres passe-bande 11 parmi les ~ filtres du montage, il est possible d'additionner les signaux de sortie de ces X filtres, d'échantillonner le signal résultan~ a une cadence d'échantillonnage égale à Sr*X, e~ d'ap-pliquer ces echantillons à une paire de registres-tampons 13, 14 ayant une capacité de stockage égale à
L*X. Ces deux registres-tampons remplacent les ~ pai-res de registres-tampons 13, 14 qui seraient utilisées dans la configuration de base de la figure l.
Le multiplexeur 15 scrute alterna~ivemen~ les sorties des dispositifs de stockage et le cycl~ du multiple-xeur a alors une longueur égale au temps pris à la15 sortie d'un dispositif de stockage multiplié par x. Si Nc est le nombre de porteuses passant dans les X fil-tres combinés et si le débit commun des données est (Dr/Nc)~X, alors le spectre résultant a une largeur telle que le signal appliqué à l'entree du demodula-teur multiporteuses correspond aux paramètres Nc et Dr, et le signal peut dès lors être demodulé par un démodulateur multiporteuses de paramètres Nc et ~r. On peut ainsi apprecier la grande souplesse d'exploita-tion obtenue grâce au montage selon l'invention.
Une plus grande souplesse peut meme encore etre réali-see si l'on peut modifier les valeurs des param~tres Nc et Dr jusqu'a Nc~K et Dr/K pendan~ le cycle de scrutation du multiplexeur. Un ~el cas d'application exemplaire est illustre à la figure 4. Dans cette variante de montage, deux processeurs de sortie 16, 17 sont connectes à la sortie du multiplexeur 15, ces processeurs étant organisés pour calculer les trans-formées de Fourier rapides, l'un d'eux é~an~ opéra-tionnel pendant que l'autre se reprogramme pour trai-. .: , FEUILLE DE REMp! ACEMENT
,, - - . . `, - ' ' ~ , . . .,-, ~, .-, . ' . . '., , ' , . . ~ . ' ~092/06545 ll PCT/EP91/01847 7 ~ 7 ~er les données de la sous-bande de fréquences suivan-te.
Les circui~s pour réaliser les diverses ronctions mises en oeuvre dans le montage conforme a l'invention peuven~ bien entendu être réalisés dans divers modes d'exécution relevant de la compétence normale de l'homme du me~ier. Il est éviden~ égalemen~ que les filtres passe-bande mis en oeuvre dans le montage peu-ven~ être réalisés sous forme analogique ou sous formenumerique.
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~EUI!LE Dr REMPLAG~ME~NT
Claims (15)
REVENDICATIONS
1. Dans un dispositif destiné à démoduler un signal multiporteuses occupant une bande de fréquences de largeur prédéterminée et comprenant un nombre Nc de porteuses modulées par des données transmises avec un premier débit de transfert prédéterminé, un circuit d'entrée pour permettre au démodulateur (20) de trai-ter plusieurs canaux de données ayant chacun un débit de transfert différent dudit premier débit de trans-fert prédétermine, lequel circuit d'entrée (10) com-prend:
- plusieurs moyens (11) pour diviser la bande de fré-quences de largeur prédéterminée en un nombre K de sous-bandes de fréquences distinctes, chaque sous-bande de fréquences étant occupée par Nc/K porteuses modulées par un canal de données à débit de transfert différent dudit premier débit de transfert, - plusieurs moyens échantillonneurs (12) connectes chacun à la sortie d'au moins un moyen diviseur de bande, chaque moyen échantillonneur étant agencé pour échantillonner le signal de sortie dudit moyen divi-seur de bande à une cadence prédéterminée de manière à
générer une suite d'échantillons étalée distincte, - plusieurs moyens de stockage (13), chacun d'eux étant connecté à la sortie d'un moyen échantillonneur afin de mémoriser temporairement la suite d'échantil-lons étalée générée, - un dispositif multiplexeur (14) agencé pour scruter périodiquement à une cadence prédéterminée chacun des moyens de stockage afin de lire par extraction succes-sivement chaque suite d'échantillons mémorisée et pour produire une suite composite contenant les K suites d'échantillons étalées successives, ladite suite com-posite étant appliquée à l'entrée du démodulateur mul-tiporteuses (20).
- plusieurs moyens (11) pour diviser la bande de fré-quences de largeur prédéterminée en un nombre K de sous-bandes de fréquences distinctes, chaque sous-bande de fréquences étant occupée par Nc/K porteuses modulées par un canal de données à débit de transfert différent dudit premier débit de transfert, - plusieurs moyens échantillonneurs (12) connectes chacun à la sortie d'au moins un moyen diviseur de bande, chaque moyen échantillonneur étant agencé pour échantillonner le signal de sortie dudit moyen divi-seur de bande à une cadence prédéterminée de manière à
générer une suite d'échantillons étalée distincte, - plusieurs moyens de stockage (13), chacun d'eux étant connecté à la sortie d'un moyen échantillonneur afin de mémoriser temporairement la suite d'échantil-lons étalée générée, - un dispositif multiplexeur (14) agencé pour scruter périodiquement à une cadence prédéterminée chacun des moyens de stockage afin de lire par extraction succes-sivement chaque suite d'échantillons mémorisée et pour produire une suite composite contenant les K suites d'échantillons étalées successives, ladite suite com-posite étant appliquée à l'entrée du démodulateur mul-tiporteuses (20).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chaque moyen échantillonneur (12) est associé à une paire de moyens de stockage (13, 14) agencés de maniè-re que leurs entrées soient connectées alternativement à la sortie du moyen échantillonneur précité, leurs sorties étant connectées pour être scrutées alternati-vement par le dispositif multiplexeur (15) précité, la sortie de l'un des moyens de stockage de la paire pré-citée étant prévue pour être scrutée pendant que l'en-trée de l'autre moyen de stockage de la paire est con-nectée à la sortie du moyen échantillonneur respectif.
3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel au moins un des moyens diviseurs de bande (11) reçoit une sous-bande occupée par un nombre de porteuses diffé-rent du nombre de porteuses des autres sous-bandes, les porteuses de ladite sous-bande étant modulées par des données ayant un débit différent de celui des don-nées contenues dans les autres sous-bandes.
4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel au moins un des moyens diviseurs de bande (11) reçoit une sous-bande occupée par un nombre de porteuses diffé-rent du nombre de porteuses des autres sous-bandes, les porteuses de ladite sous-bande étant modulées par des données ayant un débit différent de celui des don-nées contenues dans les autres sous-bandes.
5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens diviseurs de bande (11) sont des filtres passe-bande analogiques.
6. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens diviseurs de bande (11) sont des filtres numériques.
7. Démodulateur multiporteuses selon la revendication 1, comprenant un outre un dispositif de commande (16, 17) connecté à la sortie du dispositif multiplexeur périodiquement les suites d'échantillons, ledit dispo-sitif de commande étant agencé pour reconfigurer le montage d'entrée en fonction du ou des débits de don-nées demandés.
8. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel en outre un dispositif de commande (16, 17) connecté à la sortie du dispositif multiplexeur périodiquement les suites d'échantillons, ledit dispositif de commande étant agencé pour reconfigurer le montage d'entrée en fonction du ou des débits de données demandés.
9. Dispositif pour adapter un démodulateur multipor-teuses destiné à démoduler un signal multiporteuses occupant une bande de fréquences de largeur prédéter-minée et comprenant Nc porteuses modulées par des don-nées transmises avec un premier débit prédétermine, de manière que ledit démodulateur puisse démoduler plu-sieurs canaux de données numériques à débit de trans-fert différent dudit premier débit de transfert prédé-terminé, lequel dispositif comprend :
- plusieurs moyens (11) pour diviser la bande de fré-quences de largeur prédéterminée en un nombre K de sous-bandes de fréquences distinctes, chaque sous-bande de fréquences étant occupée par Nc/K porteuses modulées par des données transmises avec un débit différent dudit premier débit, - plusieurs moyens échantillonneurs (12) connectés chacun à la sortie d'au moins un moyen diviseur de bande afin d'échantillonner le signal de sortie dudit moyen diviseur de bande à une cadence prédéterminée de manière à générer une suite d'échantillons étalée distincte, - plusieurs moyens de stockage (13) chacun d'eux étant connecté à la sortie d'un moyen échantillonneur afin de mémoriser temporairement la suite d'échantillons étalée générée, - un dispositif multiplexeur (14) agencé pour scruter périodiquement à une cadence prédéterminée chacun des moyens de stockage afin de lire par extraction succes-sivement chaque suite d'échantillons mémorisée et pour produire une suite composite contenant les K suites d'échantillons successives, ladite suite composite étant appliquée à l'entrée du démodulateur multipor-teuses (20).
- plusieurs moyens (11) pour diviser la bande de fré-quences de largeur prédéterminée en un nombre K de sous-bandes de fréquences distinctes, chaque sous-bande de fréquences étant occupée par Nc/K porteuses modulées par des données transmises avec un débit différent dudit premier débit, - plusieurs moyens échantillonneurs (12) connectés chacun à la sortie d'au moins un moyen diviseur de bande afin d'échantillonner le signal de sortie dudit moyen diviseur de bande à une cadence prédéterminée de manière à générer une suite d'échantillons étalée distincte, - plusieurs moyens de stockage (13) chacun d'eux étant connecté à la sortie d'un moyen échantillonneur afin de mémoriser temporairement la suite d'échantillons étalée générée, - un dispositif multiplexeur (14) agencé pour scruter périodiquement à une cadence prédéterminée chacun des moyens de stockage afin de lire par extraction succes-sivement chaque suite d'échantillons mémorisée et pour produire une suite composite contenant les K suites d'échantillons successives, ladite suite composite étant appliquée à l'entrée du démodulateur multipor-teuses (20).
10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel chaque moyen échantillonneur (12) est associé à une paire de moyens de stockage (13, 14) agences de maniè-re que leurs entrées soient connectées alternativement à la sortie du moyen échantillonneur précité, leurs sorties étant connectées pour être scrutées alternati-vement par le dispositif multiplexeur (15) précité, la sortie de l'un des moyens de stockage de la paire pré-citée étant prévue pour être scrutée pendant que l'en-trée de l'autre moyen de stockage de la paire est con-nectée à la sortie du moyen échantillonneur respectif.
11. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel les moyens diviseurs de bande (11) sont des filtres passe-bande analogiques.
12. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel les moyens diviseurs de bande (11) sont des filtres numériques.
13. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel les moyens diviseurs de bande (11) sont des filtres passe-bande analogiques.
14. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel les moyens diviseurs de bande (11) sont des filtres numériques.
15. Procédé de traitement d'un signal multiporteuses occupant une bande de fréquences de largeur prédéter-minée et comprenant plusieurs porteuses modulées par des données transmises avec au moins un débit de transfert prédéterminé, lequel procédé comprend les étapes suivantes:
- la bande de fréquences du signal multiporteuses à
traiter est divisée en un nombre prédéterminé (K) de sous-bandes dans chacune desquelles le nombre de por-teuses modulées est lié au débit de transfert de données adopté pour la sous-bande, - les données contenues dans chaque sous-bande ou groupe de sous-bandes sont échantillonnées à une ca-dence prédéterminée pour générer plusieurs suites d'échantillons étalées, - les suites d'échantillons étalées générées sont mul-tiplexées dans le temps les unes à la suite des autres pour former une suite composite dans laquelle les données ont un débit de transfert apparent plus élevé
que le débit de transfert des données dans le signal multiporteuses précité.
- la bande de fréquences du signal multiporteuses à
traiter est divisée en un nombre prédéterminé (K) de sous-bandes dans chacune desquelles le nombre de por-teuses modulées est lié au débit de transfert de données adopté pour la sous-bande, - les données contenues dans chaque sous-bande ou groupe de sous-bandes sont échantillonnées à une ca-dence prédéterminée pour générer plusieurs suites d'échantillons étalées, - les suites d'échantillons étalées générées sont mul-tiplexées dans le temps les unes à la suite des autres pour former une suite composite dans laquelle les données ont un débit de transfert apparent plus élevé
que le débit de transfert des données dans le signal multiporteuses précité.
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